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Neue Methode um Randschichtenzustände zu erfassen

DFG fördert Schwerpunktprogramm zur Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen
Das wbk erforscht im Schwerpunktprogramm „Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen“ eine neue Zerspanmethode, um die Zuverlässigkeit und -lebensdauer von Bauteilen zu verbessern. (Bild: wbk)
Das KIT erforscht im Schwerpunktprogramm „Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen“ eine neue Methode, um Bauteilen zu verbessern. (Bild: wbk)

„Die Eigenschaften von Bauteilen hängen maßgeblich vom Zustand der Oberfläche ab“, sagt Volker Schulze, Professor am wbk Institut für Produktionstechnik und am Institut für angewandte Materialien des KIT. „Eine harte Randschicht, beispielsweise, kann das Bauteil robuster gegen Verschleiß oder belastbarer machen.“ Bearbeitungsprozesse wie etwa die Zerspanung beeinflussen den Zustand der Randschicht. Um diese Effekte sicher zu nutzen, ist es wichtig, die Oberfläche während der Verarbeitung an die erforderlichen Bedingungen anzupassen. Für diese Konditionierung müssen neben geometrischen Merkmalen auch bisher nicht zugängliche, relevante Prozesskenngrößen und Charakteristika erfasst werden. Eine entsprechende Methode will Schulze mit seinem Team im vom KIT koordinierten Schwerpunktprogramm „Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen“ erforschen, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert.

„Während der Zerspanung stellt sich ein Randschichtzustand ein, der durch Störgrößen stark beeinflusst wird“, erklärt Schulze. Um sie dennoch als relevante Prozesskenngröße einzubauen, sei es wichtig, stellvertretende, korrelierende Messgrößen prozessnah zu erfassen. Hierfür wollen die Ingenieure eine Kombination, aus Sensorik und Simulationstools entwickeln, mit der sie stellvertretende Messgrößen erfassen können. „Ziel des Schwerpunktprogramms ist, für zerspanende Endbearbeitungsprozesse eine dynamische Prozessregelung aufzubauen, die es gestattet, in metallischen Bauteilen mit der Geometrie zugleich definierte Rand­schichtzustände einzustellen“, sagt Schulze. „Mit unserem Ansatz können wir so die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Bauteilen verbessern und den aktuellen Anforderungen zur Ressourceneinsparung und Nachhaltigkeit in der Produktion nachkommen.“

Das Schwerpunktprogramm „Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen“ zeichnet sich durch die enge Kooperation von Fertigungstechnik, Messtechnik, Werkstofftechnik und numerischer Mathematik aus. Neben dem KIT sind die Leibniz Universität Hannover, die Universität Bremen, die Technische Universität Kaiserslautern und die Technische Universität Dortmund als Initiatoren beteiligt.